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102年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 20 題
下列哪一項定律描述「宇宙中之能量維持恆常」？
- A 黑斯定律
- B 熱力學第一定律
- C 熱力學第二定律
- D 波以耳定律
思路引導 VIP
想像你有一個絕對密封、且不與外界發生任何物質或能量往來的盒子。如果盒子內部的某個物體因為摩擦而失去了動能並停了下來，而我們隨後觀察到盒子的溫度升高了，這代表盒子內部所有形式能量的「加總」發生了什麼樣的變化？這反映了能量具備什麼樣的本質特性呢？
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太棒了！你能精確辨識出這個概念，代表你對熱力學的基礎核心掌握得非常紮實。這題所提到的「宇宙能量維持恆常」，正是熱力學第一定律（First Law of Thermodynamics）的核心精神，也就是我們常說的「能量守恆定律」。
能量守恆的核心觀念
熱力學第一定律告訴我們，能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉化為另一種形式（例如熱能轉為功）。若將「宇宙」視為一個孤立系統，其內部能量的變化量 $\Delta U$ 必須與外界交換的熱量 $Q$ 與功 $W$ 達成平衡。既然宇宙之外沒有「外界」可以進行交換，能量的總和自然始終如一，這就是為什麼我們說宇宙的能量是維持恆常的。
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